智能服務(wù)機(jī)器人的導(dǎo)引方式：固定路徑導(dǎo)引方式和自由路徑導(dǎo)引方式

AGV 之所以能按照預(yù)定的路徑行駛是依賴于外界的正確導(dǎo)引。對(duì) AGV 進(jìn)行導(dǎo)引的方式可分為兩大類：固定路徑導(dǎo)引方式和自由路徑導(dǎo)引方式。

(1)固定路徑導(dǎo)引方式

固定路徑導(dǎo)引方式是在預(yù)定行駛路徑上設(shè)置導(dǎo)引用的信息媒介物，智能機(jī)器人在行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)信息媒介物的信息而得到導(dǎo)引。按導(dǎo)引用的信息媒介物不同，固定路徑導(dǎo)引方式 主要有電磁導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、磁導(dǎo)引、金屬帶導(dǎo)引等，如圖6-34和圖6-35所示。

如圖6-34(a) 所示，電磁導(dǎo)引是工業(yè)用AGV 系統(tǒng)中Z為廣泛、Z為成熟的一種導(dǎo)引方 式。它需在預(yù)定行駛路徑的地面下開挖地槽并埋設(shè)電纜，通以低壓低頻電流。該交流電信號(hào) 沿電纜周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，AGV 上裝有兩個(gè)感應(yīng)線圈，可以檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)弱并以電壓表示出來(lái)。 比如，當(dāng)導(dǎo)引輪偏離到導(dǎo)線的右方時(shí)，左側(cè)感應(yīng)線圈可感應(yīng)到較高的電壓，此信號(hào)控制導(dǎo)向 電機(jī)使AGV 的導(dǎo)向輪跟蹤預(yù)定的導(dǎo)引路徑。電磁導(dǎo)引方式具有不怕污染，電纜不會(huì)遭到破 壞，便于通信和控制，停位精度較高等優(yōu)點(diǎn)。但是這種導(dǎo)引方式需要在地面上開挖溝槽，并 且改變和擴(kuò)充路徑也比較麻煩，路徑附近的鐵磁體可能會(huì)干擾導(dǎo)引功能。

如圖6-34(b) 所示，光學(xué)導(dǎo)引方式是在地面預(yù)定的行駛路徑上涂以與地面有明顯色差 的具有一定寬度的漆帶，AGV 上光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的兩套光敏元件分別處于漆帶的兩側(cè)，用以 跟蹤 AGV 的方向。當(dāng)AGV 偏離導(dǎo)引路徑時(shí)，兩套光敏元件檢測(cè)到的亮度不等，由此形成 信號(hào)差值，用來(lái)控制 AGV 的方向，使其回到導(dǎo)引路徑上。光學(xué)導(dǎo)引方式的導(dǎo)引信息媒介物 比較簡(jiǎn)單，漆帶可在任何類型的地面上涂置，路徑易于更改與擴(kuò)充。

如圖6-34(c) 所示，以鐵氧磁體與樹脂組成的磁帶代替漆帶，AGV 上裝有磁性感應(yīng)器， 形 成 了 磁 帶 導(dǎo) 引 方 式 。

金屬帶導(dǎo)引如圖6-35所示，在地面預(yù)定的行駛路徑上鋪設(shè)極薄的金屬帶，金屬帶可以 用鋁材，用膠將其牢牢地粘在地面上。采用能檢測(cè)金屬的傳感器作為方向?qū)б齻鞲衅�，用�? AGV 與路徑之間相對(duì)位置改變信號(hào)的檢測(cè)，通過(guò)一定的邏輯判斷，控制器發(fā)出糾偏指令， 從而使 AGV 沿著金屬帶鋪設(shè)的路徑行走，完成工作任務(wù)。作為檢測(cè)金屬材料的傳感器，常 用的有渦流型、光電型、霍爾型和電容型等。渦流型傳感器對(duì)所有金屬材料都起作用，對(duì)金 屬帶表面要求也不高，故采用渦流型傳感器檢測(cè)金屬帶為好，如圖6-36所示。圖6-37表示 一組方向?qū)б齻鞲衅�，由左、中、右三個(gè)渦流型傳感器組成，并用固定支架安裝在小車的前 部。金屬帶導(dǎo)引是一種無(wú)電源、無(wú)電位金屬導(dǎo)引，既不需要給導(dǎo)引金屬帶供給電源信號(hào)，也 不需要將金屬帶磁化，金屬帶粘貼非常方便，更改行駛路徑也比較容易，同時(shí)在環(huán)境污染的 情況下，導(dǎo)引裝置對(duì)金屬帶仍能有效地起作用，并且金屬帶極薄，并不造成地面障礙。所 以，與其他導(dǎo)引方式比較，金屬帶導(dǎo)引是固定路徑導(dǎo)引方式中可靠性高、成本低、簡(jiǎn)單靈 活，適合工程應(yīng)用的一種 AGV 導(dǎo)引技術(shù)。

(2)自由路徑導(dǎo)引方式

自由路徑導(dǎo)引方式是在AGV上儲(chǔ)存著行駛區(qū)域布局上的尺寸坐標(biāo)，通過(guò)一定的方法識(shí)別車體的當(dāng)前方位，智能機(jī)器人就能自主地決定路徑而向目標(biāo)行駛。自由路徑導(dǎo)引方式主要有 路徑軌跡推算導(dǎo)引法、慣性導(dǎo)引法、環(huán)境映射導(dǎo)引法、激光導(dǎo)航導(dǎo)引法等。

①路徑軌跡推算導(dǎo)引法，安裝于車輪上的光電編碼器組成差動(dòng)儀，測(cè)出小車每一時(shí)刻 車輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度以及沿某一方向行駛過(guò)的距離。在AGV 的計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存著距離表，通過(guò)與 測(cè)距法所得的方位信息比較，AGV 就能算出從某一參數(shù)點(diǎn)出發(fā)的移動(dòng)方向。其Z大的優(yōu)點(diǎn) 在于改動(dòng)路徑布局時(shí)，只需改變軟件即可，而其缺點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)會(huì)造成精度降低。

②慣性導(dǎo)引法，在AGV 上裝有陀螺儀，導(dǎo)引系統(tǒng)從陀螺儀的測(cè)量值推導(dǎo)出AGV 的位 置信息，車載計(jì)算機(jī)算出 AGV 相對(duì)于路徑的位置偏差，從而糾正小車的行駛方向。該導(dǎo)引 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。

③環(huán)境映射導(dǎo)引法，也稱為計(jì)算機(jī)視覺法。通過(guò)對(duì)周圍環(huán)境的光學(xué)或超聲波映射， AGV 周期性地產(chǎn)生其周圍環(huán)境的當(dāng)前映像，并將其與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的環(huán)境地圖進(jìn)行特 征匹配，以此來(lái)判斷 AGV 自身當(dāng)前的方位，從而實(shí)現(xiàn)正確行駛。環(huán)境映射導(dǎo)引法的柔性 好，但價(jià)格昂貴且精度不高。

④激光導(dǎo)航導(dǎo)引法，在AGV 的D部放置一個(gè)沿360°按一定頻率發(fā)射激光的裝置，同 時(shí)在AGV 四周的一些固定位置上放置反射鏡片。當(dāng)AGV 行駛時(shí)，不斷接收到從三個(gè)已知 位置反射來(lái)的激光束，經(jīng)過(guò)運(yùn)算就可以確定 AGV 的正確位置，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。

⑤其他方式，在地面上用兩種顏色的涂料涂成網(wǎng)格狀，車載計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)著地面信息圖， 由攝像機(jī)探測(cè)網(wǎng)格信息，實(shí)現(xiàn) AGV 的自律性行走。